Tyre Blanket
durante
1. اثبات اهمیت
چند سال پیش موضوع گرم کردن لاستیکها خصوصا در مسابقات 24 ساعته لمانز "Le Mans 24 hours" به بحث داغی تبدیل شده بود. به عنوان بخشی از تلاش برای رسیدن به کربن خنثی (جبران کردن کربن دیاکسید تولید شده)، فدراسیون بینالمللی اتومبیلرانی فیا "FIA" در سال 2023 پیش گرمایش تایرها رو ممنوع کرد. که این قانون باعث تصادف برندن هارتلی "Brendan Hartley" و تصادف آنتونیو فوکو "Antonio Fuoco" در مسابقات 6 ساعته اسپا "Spa 6 hours" شد.
هر دو تصادف به علت ترک کردن پیتلین "pitlane" با تایرهای سرد اتفاق افتادند. فیا و باشگاه اتوموبیلرانی غرب، آکو "ACO" توافق کردند تا این قانون رو برای تمام کلاسهای WEC سال 2023 مسابقات 24 ساعته لمانز، لغو کنن.
2. چرا تایرها باید از قبل گرم بشن؟
گرم کردن تایرها از دهه 1970 به شیوه ابتدایی خودش جزوی از موتورواسپورت بوده. در مسابقات فرمول یک کانادا سال 1974، تیمها لحافهای هتل رو برمیداشتن و دور تایرها میپیچیدن. امروزه، گرم کردن تایرها در کلاسهای مختلف مسابقات مربوط به اتومبیل و حتی دوچرخه انجام میشه. از فرمول یک گرفته تا موتوجیپی و حتی دوچرخههای مربوط به پیست و یا مسابقات رادیو کنترل.
برای اینکه بفهمیم چرا گرم کردن تایرها به یک فرایند مهم تبدیل شده نیاز داریم بدونیم چی باعث ایجاد چسبندگی تایرها میشه.
لاستیک تایرها رفتار ویسکوالاستیک "viscoelastic" دارند. ویسکوز "viscous" (گرانرو) یعنی مقاومت ماده در برابر تغییر شکل، وابسته به نرخ تغییر شکل. پس سرعت تغییر شکل هم توی میزان این مقاومت نقش داره. و الاستیک "elastic" یعنی قابلیت تغییر شکل و برگشتن به حالت قبل. تایرها هر دوی این رفتارها رو از خودشون نشون میدن. و این رفتار ویسکوالاستیک باعث ایجاد چسبندگی و گرمای تایر میشه. اما چطوری؟
وقتی لاستیک روی جاده حرکت میکنه. نیرویی که از طرف جاده به تایر وارد میشه، باعث تغییر شکل سطح لاستیک میشه و رفتار الاستیک باعث میشه ماده بتونه این تغییر شکل رو ذخیره و تا حدی بازیابی کنه. مادهی الاستیکی که آرمانی باشه میتونه تمام این نیرو رو بازیابی کنه اما در واقعیت همچین مادهای وجود نداره. پس موقع بازیابی شدن این انرژی مقداری از اون تلف میشه.
اگر دمای تایر بالاتر باشه مدول "Modulus" یعنی سختی ماده پایین میاد و لاستیک نرم تر و شکل پذیر تر میشه. پس سطحش بهتر میتونه خودش رو با ناهمواریهای جاده تطبیق بده و به شکل ناهمواریهای جاده در بیاد.
هم زمان، بخاطر قابلیت ویسکوز، لاستیک در برابر تغییر شکل مقاومت میکنه. پس انرژیای که جاده برای تغییر شکل وارد میکنه بیشتر از انرژیای هست که لاستیک برای برگشتن به حالت قبل نیاز داره. این انرژی مکانیکی اضافه، موقع برگشتن به حالت قبل به صورت گرما تلف میشه. به این اتفاق پسماند یا هیسترسیس "hysteresis" میگن.
به صورت کلی وقتی تایرها سرد هستند، مدول (سختی ماده) تایرها زیاده. پس تایرها سفت و در دماهای پایین شکننده هستند. وقتی تایرها گرم میشن، مدول (سختی ماده) پایین میاد. که باعث میشه لاستیکها نرم تر و انعطاف پذیر تر باشن، پس تایر بیشتر با پیست تماس برقرار میکنه، چون بخاطر این قابلیت داخل شیارهای آسفالت جا گرفته.
وقتی راننده گاراژ رو ترک میکنه، هدف اصلیش توی دور خروجی "Outlap" رسوندن تایرها به دمای مناسب و یکنواخته. یعنی باید اعمال بار طولی (ترمز و شتاب گیری) و همچنین بار جانبی (پیچیدن با سرعت) رو کاهش بده تا تایرها به دمای مطلوب برسن.
اگر راننده قبل از بازهی دمایی بهینهی تایرها بیش از حد فشار بیاره، چون سطح تایر سرد و شکننده ست، نمیتونه چسبندگی لازم رو تولید کنه. در نتیجه تایر سر میخوره و باعث تراشیده شدن سطح لاستیک یا همون گرینینگ "Graining" میشه. تراشیده شدن باعث میشه سطحی که با پیست در تماس هست کاهش پیدا کنه پس این آسیب، چسبندگی رو هم کاهش میده.
3. روکش "blanket"، چادر "tent" و کوره "oven" تایر چیه؟
روشهای مختلف پیش گرم کردن تایرها توی مقررات هر مسابقه تعریف شده. به طور معمول خودروهای تک نفره "single seaters" از روکش استفاده میکنن. و برای خودروها با چرخهای پوشیده "closed wheel categories"، چادر و کوره برای گرم کردن تایرها رایج تره، چون پر کردن فضای بین گلگیر و چرخ در ماشینهای اسپرت با روکش سخته.
تایر بلنکت یا همون روکش چرخ، از یک المنت حرارتی انعطاف پذیر تشکیل شده که داخل یک ژل رسانای حرارت قرار گرفته. ابعاد اون به صورتیه که بتونه کل سطح تایر رو بپوشونه. بعد از اینکه روکش رو دور یک ست قرار دادند، هر ست رو جدا جدا داخل جعبه کنترل ترموستاتیک قرار میدن تا بتونن روی پروسه گرم شدن چرخها نظارت کنند. ترموستات دستگاهیه که قابلیت تنظیم شدن روی یک درجه خاص رو داره و کنترل میکنه که تایرها بیش از اندازه گرم نشن.
چادر یا تنت، کوره یا اوون، محفظههای بزرگی هستند که میشه داخلش یک ست کامل چرخ رو جا داد. یک گرم کننده که از سوخت فسیلی استفاده میکنه باد گرم داخل این محفظه رو تولید میکنه.
هم روکش تایر و هم چادر و کوره انرژی زیادی مصرف میکنن و برای گرم کردن تایرها تا دمای عملیاتی مطلوب "Operational Temperature" تقریباً یک تا دو ساعت زمان لازمه.
4. پیش گرمایش "preheat" تایر چقدر باید طول بکشه؟
درجه و زمان پیش گرمایش تایرها قبل از هر مسابقه در مقررات اون مسابقه ذکر میشه. مثلا برای فرمول یک، تایرهای اسلیک "Slicks" میتونن حداکثر تا دو ساعت و حداکثر با دمای 70 درجه سانتیگراد گرم بشن. تایرهای اینترمدیت "intermediate" میتونن حداکثر تا دو ساعت و حداکثر با دمای 60 درجه سانتیگراد گرم بشن. تایرهای وت "Wet" اجازه گرم شدن پیش از مسابقه رو ندارند.
این دما توسط دماسنج مادون قرمز "IR gun" اندازه گیری میشه و دمای سطح و کنارههای تایره. این دما با دمای تایر بلنکت متفاوته.
"If you have any questions or if I made any mistakes, please let me know. I enjoy talking with y'all."
– race eng